KR100442165B1 - 자동차에서부하변화로인한충격감소방법및장치 - Google Patents

자동차에서부하변화로인한충격감소방법및장치 Download PDF

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Abstract

가능한 한 부하 변화로 인한 충격을 댐핑시키기 위하여, 엔진의 크랭크축에서 인출될 수 있는 엔진 손실 모멘트에 의해 감소되지 않는 결합 모멘트에 상응하는 엔진의 인덱스된 기본 모멘트(mibase)가 먼저 결정된다. 그 다음 상기 인덱스된 기본 모멘트(mibase)는 부하 변화시에 인덱스된 기본 모멘트(mibase)보다 적은 상승률을 나타내는 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)로 필터(TP)에 의해 변환된다. 설정 점화각(zwsol)은 색인 설정 모멘트(mdifa)로부터 유도된다.

Description

자동차에서 부하 변화로 인한 충격 감소 방법 및 장치
내연기관에 의해 작동되는 자동차가 스로틀 밸브의 신속한 개방에 의해 가속되면, 종종 승객에게 불쾌감을 주는 부하 변화로 인한 충격 및 후속하는 자동차의 진동이 일어난다. 가속시에 자동차의 진동 또는 정지 작동시에 자동차의 진동을 줄이기 위하여 DE 40 21 444 A1호에 따르면 점화각을 제어함으로써 엔진의 회전 모멘트를 보정하는 방법이 공지되어 있다. 이 방법에서는 엔진의 회전수 변화에 따라서 점화각용 보정값이 검출된다. 그러므로, 이에 따라 발생된 회전 모멘트의 변화는 자동차의 이상 진동과는 역위상이다.
본 발명은 내연기관의 회전 모멘트를 점화각(ignition angle) 제어를 통해 보정하는 방식의, 자동차에서 부하 변화로 인한 충격을 감소시키기 위한 방법과 장치에 관한 것이다.
도 1은 설정 점화각을 유도하기 위한 블록도.
도 2는 점화각 조정에 대한 회전 모멘트 보정 팩터의 의존도를 나타내는 특성 곡선.
도 3은 도 2에 도시된 특성 곡선에 대한 역 특성 곡선.
도 4는 모멘트 및 점화각 특성.
따라서, 본 발명의 목적은 부하 변화로 인한 충격의 감소를 더욱 개선시킬 수 있는 방법 또는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 상기 목적은 청구항 제 1 항 또는 제 7 항의 특징에 의해 성취된다. 이에 따르면, 먼저 엔진의 인덱스된 기본 모멘트가 결정되는데, 이 기본모멘트는 엔진의 크랭크축에 인출될 수 있는 것으로서 엔진 손실 모멘트(engine loss moment)에 의해서는 감소되지 않는 결합 모멘트(coupling moment)에 해당한다. 이후, 상기 인덱스된 기본 모멘트는 필터링을 통하여 인덱스된 기본 모멘트로 변환되며, 이 모멘트는 부하 변화시에 상기 기본 모멘트에 비해 낮은 증가를 보인다. 마지막으로, 인덱스된 설정 모멘트로부터 이 인덱스된 기본 모멘트를 실현하는 설정 점화각이 유도된다. 상기 설정 점화각은 인덱스된 설정 모멘트로부터 유도되는데, 그 이유는 점화각 조정이 주로 인덱스된 엔진 모멘트에 영향을 미치고 엔진 손실 모멘트에는 덜 영향을 미치기 때문이다. 이렇게 검출된 설정 점화각이 부하 변동 충격에 직접 작용하고, 따라서 더 강한 댐핑 방식으로 작용한다.
상기 인덱스된 기본 모멘트의 필터링을 위해서, 바람직하게는 2차 지연 소자가 사용되는데, 그 이유는 이것으로부터 발생된 인덱스된 설정 모멘트가 부하 변화로 인한 충격을 최적으로 댐핑시키기 때문이다. 본 발명의 바람직한 구성들을 종속항에서 기술한다.
이하에서, 본 발명을 도면에 도시한 실시예들을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1의 블록도에서 알 수 있는 바와 같이 우선 최적 점화각(zwopt)과 조정에 의해 변동되지 않은 실제 점화각(zwbase) 사이의 차이가 형성된다. 상기 최적 점화각(zwopt)은 도시하지 않은 부하 및 회전수에 따른 특성 맵으로부터 구해지며, 상기 최적 점화각은 엔진의 최적 효율에 해당한다. 마찬가지로, 상기 실제 점화각(zwbase)도 부하 및 회전수에 따른 특성 맵에서 구한다. 상기 점화각 차이(dzwk), 즉 최적 점화각(zwopt)에 대한 실제 점화각(zwbase)의 차이는 회로 블록(FMDDZW)에 인가된다. 이 회로 블록(FMDDZW) 내에 도 2에 도시한 보정 특성 곡선이 있는데, 이 특성 곡선은 상기 엔진 최적 효율에 해당하는 최적 인덱스된 엔진 모멘트(mdiopt)를 위한 보정 팩터(fmdind)와 점화각 차이(dzwk)사이의 관계를 나타낸다. 상기 회로 블록(FMDDZW)에 입력된 각각의 점화각 차이(dzwk)에 대해, 관련 보정 팩터(fmdind)가 상기 특성 곡선으로부터 판독된다. 상기 보정 팩터(fmdind)와 최적 인덱스된 엔진 모멘트(mdiopt)가 곱해진다. 상기 최적 인덱스된 엔진 모멘트는 최적 점화각(zwopt)과 마찬가지로 부하 및 회전수에 따른 특성 맵으로부터 판독될 수 있다. 상기 최적 인덱스된 엔진 모멘트(mdiopt)와 보정 팩터(fmdind)를 곱한 결과가 상기 엔진 인덱스된 기본 모멘트(mibase)이다. 따라서, 상기 인덱스된 기본 모멘트(mibase)는 실제 점화각(zwbase)과 최적 점화각(zwopt)사이의 편차로 인해 설정되는 인덱스된 엔진 모멘트이다. 상기 인덱스된 모멘트는 연소로부터 직접 발생하며 견인 모멘트 또는 다른 부하 모멘트(consuming moment)에 의해서 감소되지 않는 엔진 모멘트이다. 상기 엔진의 견인 모멘트는 구동 유닛의 질량에 의해 야기된 손실 모멘트(loss moment)이며, 엔진 회전수 및 엔진 온도에 의존하는 특성 맵으로부터 검출된다. 상기 부하 모멘트들은 부가 설비, 예를 들어 에어콘, 스티어링 시스템, 변속기 등과 같은 부가 설비의 작동 상태에 따라서 특성 맵으로부터 판독될 수 있다. 인덱스된 엔진 모멘트는 크랭크축에 발생된 결합 모멘트, 견인 모멘트 및 경우에 따라 다른 부하 모멘트들의 총합이다. 전술한 인덱스된 기본 모멘트(mibase)의 미분은 DE 42 39 711 A1호에 공지되어 있으며, 거기에서는 연소 모멘트라 한다.
인덱스된 기본 모멘트(mibase)는 감속 연료 차단 조건(B_sa)이 주어지지 않으면 필터(TP)에 접속된다. 상기 필터(TP)는 바람직하게는 2차수의 지연 소자이다. 인덱스된 기본 모멘트(mibase)의 필터링으로부터 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)가 유도된다. 도 4는 시간에 따른 인덱스된 기본 모멘트(mibase) 및 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)의 특성 곡선을 도시한다. 부하 변화의 경우에 인덱스된 기본 모멘트(mibase)가 급격히 증가한다.
상기 2차수 지연 소자에 의해, 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)는 부하 변화시에 우선 점차적인 증가를 보이고 그 다음에 빠르게 운전자가 원하는 바에 상응하는 인덱스된 모멘트값을 향하여 진행한다. 상기 필터의 전달 함수는 실제로 도 4에 점선으로 표시된 인덱스된 설정 모멘트(mdifa) 곡선의 오버슈트 및 언더슈트를 야기할 것이다. 특히, 언더슈트가 바람직하지 않다.
따라서, 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)가 인덱스된 기본 모멘트(mibase)를 초과하면, 상기 필터(TP)가 비활성화된다. 이러한 목적에서 상기 필터(TP)는 활성화입력단(In)을 갖는다. 상기 필터(TP)의 출력단에 나타나는 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)가 인덱스된 기본 모멘트(mibase) 보다 작으면, 스위치(S)를 통해 활성화 입력단(In)에 인가될 인덱스된 기본 모멘트(mibase)가 활성화 신호의 역할을 한다. 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)와 인덱스된 기본 모멘트(mibase)사이의 비교는 비교회로(VG)가 수행한다.
상기 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)가 인덱스된 기본 모멘트(mibase)를 초과했음을 이 비교 회로(VG)가 검출하면, 상기 스위치(S)가 열린다. 그러면, 활성화 입력단(In)에 어떤 신호도 인가되지 않게 되어 상기 필터(TP)가 활성화되지 않게 된다. 이로써 그 출력 신호(mdifa)는 인덱스된 기본 모멘트(mibase)와 같아진다.
상기 필터(TP)는 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)의 증가 시간을 각각 선택된 기어 속도에 따라 조절할 수 있도록 하기 위해, 가변 증가 시상수(zmdfa)를 갖는다. 상기 필터용 시상수(zmdfa)는 기어의 증가에 따라 감소된다. 예컨대, 제 1 기어가 선택되면, 시상수(zmdfa)는 0.3sec이고, 최대 기어가 선택되면 0.01sec이다.
상술한 바와 같이 검출된 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)로부터 아래와 같은 방식으로 이 모멘트를 구현하는 설정 점화각(zwsol)이 유도된다. 디바이더(DV; divider)에서 미리 정해진 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)와 최적의 인덱스된 엔진 모멘트(mdiopt)로부터 비율이 형성된다. 그로부터 결과된 보정 팩터(fmdinds)는 회로 블록(DZWFMD)에 인가된다. 상기 회로 블록 내에 도 3에 도시된 특성 곡선이 구현된다. 여기서 보정 특성 곡선은 모멘트 보정 팩터(fmdinds)에 대한 점화각 차이(dzws)의 의존도를 나타낸다. 회로 블록(DZWFMD)내의 보정 특성 곡선은 회로블록(FMDDZW)내의 보정 특성 곡선과는 역이다. 상기 회로 블록(DZWFMD)은 모멘트 보정 팩터(fmdinds)에 따라, 최적의 인덱스된 엔진 모멘트(diopt)에 상응하는 최적 점화각(zwopt)과 상기 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)에 해당하는 설정 점화각(zwsol)사이의 차이값을 나타내는 출력 신호(dsws)를 발생한다. 상기 소정 최적 점화각(zwopt)은 상기 최적 점화각(zwopt)과 상기 점화각 차이(dzws)사이의 형성된 차이값으로부터 구해진다. 상기 설정 점화각(zwsol)은 상기 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)가 조절되게 하는데, 상기 설정 모멘트는 부하 변화로 인한 충격을 더욱 감소시킨다. 도 4에는 부하 변화에 따른 상기 설정 점화각(zwsol)의 곡선이 예시적으로 도시되어 있다.
상기 설정 점화각 대신에 또는 이 설정 점화각에 추가하여 실린더 억압(cylinder suppression)의 설정수가 검출될 수 있다. 상기 설정수로부터 이상에서 설명한 인덱스된 설정 모멘트가 구해진다.

Claims (7)

  1. 내연기관의 회전모멘트를 점화각 제어를 통해 보정하는 방식의, 자동차에서 부하 변화로 인한 충격 감소 방법에 있어서,
    연소로부터 직접 발생되는 엔진의 인덱스된 기본 모멘트(mibase)가 결정되며,
    상기 인덱스된 기본 모멘트(mibase)는 필터(TP)를 통해서, 부하 변화시에 상기 인덱스된 기본 모멘트(mibase)보다 적은 증가율을 보이는 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)로 변환되고,
    상기 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)로부터 설정 점화각(zwsol) 또는 실린더 억압의 설정 수가 유도되는 것을 특징으로 하는 자동차에서 부하 변화로 인한 충격 감소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 부하 및 회전수에 의존하는 특성 맵으로부터 엔진의 최적 효율에 해당하는 최적 점화각(zwopt)이 검출되고,
    상기 최적 점화각(zwopt)과 실제 점화각(zwbase) 사이의 차이(dzwk)가 형성되고,
    상기 엔진의 최적 효율에 해당하는 최적의 인덱스된 엔진 모멘트(mdiopt)를 위한 보정 팩터(fmdind)와 점화각 차이(dzwk)사이의 관계를 나타내는 보정 특성 곡선(FMDDZW)으로부터 상기 실제 점화각 차이에 할당된 보정 팩터(fmdind)가 판독되며,
    상기 최적 인덱스된 엔진 모멘트(mdiopt)를 상기 보정 팩터(fmdind)와 곱함으로써 상기 인덱스된 기본 모멘트(mibase)가 검출되는 것을 특징으로 하는 자동차에서 부하 변화로 인한 충격 감소 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 인덱스된 기본 모멘트(mibase)가 저역 필터(low-pass filter)에 공급되는 것을 특징으로 하는 자동차에서 부하 변화로 인한 충격 감소 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)가 상기 인덱스된 기본 모멘트(mibase)를 초과하면, 상기 인덱스된 기본 모멘트(mibase)의 필터(TP)가 비활성되는 것을 특징으로 하는 자동차에서 부하 변화로 인한 충격 감소 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 필터(TP)는 선택된 기어 속도에 따라 조절되는 가변 증가 시상수(zmdfa)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차에서 부하 변화로 인한 충격 감소 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 인덱스된 설정 모멘트(mdifa) 및 최적 인덱스된 엔진 모멘트(mdiopt)로부터 비율이 형성되며,
    상기 모멘트 비율은 보정 팩터(fmdinds)를 나타내는데, 이 보정 팩터에 대해 보정-특성 곡선(FMDDZW)에 역인 보정 특성 곡선(dzwfmd)으로부터 관련 점화각-차이(dzws)가 판독되고,
    상기 최적 점화각(zwopt)에서 상기 점화각 차이(dzws)를 감산함으로써 설정 점화각(zwsol)이 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차에서 부하 변화로 인한 충격감소 방법.
  7. 내연기관의 회전 모멘트를 점화각 제어를 통해 보정하는 방식의, 자동차에서 부하 변화로 인한 충격 감소 장치에서 있어서,
    연소로부터 직접 발생하는 엔진의 인덱스된 기본 모멘트(mibase)를 결정하는 수단(FMDDZW)과,
    상기 인덱스된 기본 모멘트(mibase)를 부하 변화시에 상기 인덱스된 기본 모멘트(mibase)보다 적은 증가율을 보이는 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)로 변환시키는 필터(TP)와,
    상기 인덱스된 설정 모멘트(mdifa)로부터 설정 점화각(zwsol)을 유도하는 다른 수단(DV, DZWFMD)을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차에서 부하 변화로 인한 충격 감소 장치.
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